压缩空气储能系统的理论分析及性能研究

压缩空气储能技术和抽水蓄能技术是两种最具潜力的电能规模化储存技术。构建了四套压缩空气储能方案,结合热力学第一定律对高压储罐内压缩空气的温度与压力参数的变化规律以及不同储能方案性能进行了比较。研究结果表明,高压储罐在与环境换热较差时,高压储罐的充气过程会经历较为明显的温升现象。200 m3储罐以1.0 kg/s流速充气至10 MPa时,温升幅度为22.46 ℃,储气过程的温升现象降低了储罐的空气容纳能力。在压缩空气储能系统性能方面,四套储能系统的热耗位于4 100 kJ/kW·h至4 200 kJ/kW·h之间,系统效率位于52.30%与56.33%之间。在储能系统效率与对外输出电能总量指标上,高压储罐与环境之间换热性能较好的储能系统均要优于换热条件较差的储能系统。     

自力式恒压压缩空气储能系统热力学特性

压缩空气储能技术是应对新能源电力大规模并网消纳问题的可行途径之一。针对传统恒容压缩空气储能系统的空气节流损失、储气室容量浪费等弊端,构建了基于抽水补偿的自力式恒压压缩空气储能系统,建立了压气机、膨胀机、换热器、储气室、水泵/水轮机等部件模型,研究了系统的稳态热力学性能。结果表明：相比同构型绝热压缩空气储能系统,自力式恒压压缩空气储能系统性能显著提高,且与储气压力、水泵进口压力和水轮机出口压力相关。当储气压力等于4.2MPa时,新系统的往返效率和储能密度分别增加1.62个百分点和5.72%,而当储气压力达到7.2MPa时,新系统的储能密度增加2.12倍。     

压缩空气储能系统分析及多目标优化

为解决压缩空气储能系统热力学性能与经济学性能相互制约的问题,本文同时考虑热力学性能与经济学性能对系统进行优化.首先建立了系统的热力学模型和经济学模型,研究了关键节点参数对系统性能的影响规律,在此基础上以热力学评价指标能量效率和经济性评价指标单位能量成本为目标函数对系统进行多目标优化.研究结果表明:增大膨胀比、提高透平入口温度能够提高系统效率、降低发电成本;系统最佳运行工况条件下,能量效率可达55.12％,单位能量成本为396.60$/kW.     

大容量压缩空气储能关键技术

 压缩空气储能作为一种长时储能方式,在削峰填谷、电网调峰、新能源消纳、辅助服务等方面具有广阔的应用空间,对于推动“碳中和、碳达峰”背景下加快推进构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。  文章首先从压缩空气储能技术原理、技术分类对压缩空气储能的技术现状进行分析总结;根据已有技术,创造性地提出了中国能建压缩空气储能系统解决方案,即高压热水储热的“中温绝热压缩”技术路线以及低熔点熔盐+高压热水联合储热的“高温绝热压缩”技术路线,并介绍了系统集成及优化、主设备选型、储热介质、储气库、数字化网储协调等技术关键点。最后,围绕2条技术路线,分别介绍了相应的工程案例。  研究表明,需要综合考虑压缩机系统、膨胀机系统、储热系统、储气系统等各系统的物质流、能量流耦合特点,开发适用于压缩空气储能用的压缩机、膨胀机、换热器等关键设备及地下储气库、网储协调等关键技术,进而提升电站转换效率。  通过研究以期为后续开展压缩空气储能电站工程化提供科学参考。     

基于压缩空气储能的新型冷热电联供系统性能研究

为了解决用户负荷需求在时间上的变动和传统冷热电联供(Combine Cooling,Heating&Power,CCHP)系统大部分时间处于非设计工况下运行导致系统的能源利用效率较低的问题,提出了一种耦合压缩空气储能系统(Compressed Air Energy Storage system,CAES)和蓄热装置的新型 CCHP 系统(CAES based CCHP system,CAES-CCHP),建立系统的热力学模型,在给定的充、放电工作条件下对CAES-CCHP系统的热力学性能进行分析,并对影响该系统性能的CAES压气机压缩比、透平进气口压力、流经CAES的烟气质量流量3 个关键参数进行敏感性分析.研究结果表明:CAES-CCHP系统能实现冷热电灵活调控,且系统的CAES功转换效率为57.41%,一次能源利用率、一次节能率及火用效率分别为76.22%,24.84%和31.97%,比传统的CCHP系统分别提高10.97%,18.15%和7.58%.     

太阳能蓄热式压缩空气储能系统特性分析

为解决传统压缩空气储能系统(CAES)依赖化石燃料以及其他新型CAES透平初温受到限制的问题,提出太阳能蓄热式压缩空气储能(SHS-CAES)系统。对槽式太阳能导热油蓄热式CAES和塔式太阳能熔融盐蓄热式CAES进行热力性能分析,储电折合转化系数分别为78.65%和109.71%,太阳能折算发电效率分别为19.54%和34.43%,说明该系统可有效提高系统储电效率和太阳能利用效率;同时全面揭示系统热力特性随透平初温、储能压力和释能压力的变化规律。     

内燃机增压-压缩空气储能冷热电联产系统

为解决可再生能源发电系统中存在能源输出的间歇性和波动性问题,基于热力学定律和能量梯级利用的原则,提出了一种内燃机增压-压缩空气储能冷热电联产系统,建立了系统的热力学模型并对系统进行了热力学分析,重点研究了系统中压气机等熵效率及出气压力、透平膨胀机等熵效率及进气压力、换热器效能和内燃机的进气压力对系统性能的影响规律.研究...     

压缩空气储能系统储气装置研究现状与发展趋势

压缩空气储能被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术,储气装置作为压缩空气储能系统的关键环节,对系统高效、稳定和安全运行具有重要影响.近些年来,随着压缩空气储能技术的快速发展,储气装置的研究备受人们关注.储气装置的特点主要取决于其材料属性,因此本文根据材料不同对储气装置进行分类,并着重论述了天然地下洞穴储气、人造洞室储...     

等温压缩空气储能系统液气传热特性研究

等温压缩空气储能（I CAES）无需补燃、能源利用率高且碳排放低,在大规模储能领域具有重要应用前景。在建立喷雾的I CAES系统的液气传热模型基础上,通过数值方法分析了喷雾流量对I CAES液气传热特性的影响规律。结果表明：采用喷雾方法能够有效抑制压缩和膨胀过程的温度变化、强化液气传热并实现理想I CAES过程;增大喷雾流量能够降低压缩功耗、提高膨胀做功并降低停机储气过程压损,可提高系统指示效率和储能效率。